ENSAYO de TRACCIÓN 😜 ¿DÚCTIL o FRÁGIL? ¿Módulo ELÁSTICO?

Ingeniosos

4 Dec 202008:11

Summary

TLDREl ensayo de tracción es una prueba fundamental en ingeniería y materiales, que permite conocer la resistencia de un material a diferentes cargas. En este vídeo, se describe el proceso del ensayo de tracción, donde se estira una probeta estandarizada para medir la fuerza y el alargamiento. La gráfica resultante muestra dos zonas principales: la zona elástica, donde la tensión es proporcional a la deformación y el material retoma su forma original después de la carga; y la zona plástica, donde la deformación es irreversible. Se destacan parámetros clave como el módulo de Young, el límite elástico, la tensión de rotura y el alargamiento en la rotura. Estas propiedades son cruciales para la selección de materiales en diseños mecánicos y estructurales, asegurando que las tensiones no superen el límite elástico y evitando la rotura. Además, se menciona la existencia de materiales anisotrópicos y la importancia de entender las diferencias en sus propiedades mecánicas según la dirección de evaluación. El vídeo concluye con una invitación a los espectadores para que hagan preguntas y sugieran temas para futuras charlas.

Takeaways

🔍 El ensayo de tracción es una prueba que permite conocer la resistencia de un material a diferentes cargas.
📏 Las probetas utilizadas en el ensayo de tracción tienen una geometría normalizada, con cabezas más anchas que la zona central.
📈 La gráfica fuerza-alargamiento muestra dos zonas principales: una de crecimiento lineal y otra donde la fuerza alcanza un máximo y luego cae.
📉 El punto máximo de la curva de fuerza-alargamiento indica la carga máxima que el material puede resistir antes de la rotura.
⚙️ La tensión, calculada como la fuerza dividida por la sección inicial de la probeta, se relaciona con la deformación unitaria para obtener la gráfica de tensión deformación ingenieril.
🔵 La primera zona de la gráfica de tensión deformación ingenieril es la zona elástica, donde la tensión es proporcional a la deformación.
📏 El módulo de Young, también conocido como módulo elástico, es la pendiente de la gráfica en la zona elástica y es una medida de la rigidez del material.
🛠️ El límite elástico es la máxima tensión que el material puede soportar sin cambios permanentes en su forma.
🔻 Después del límite elástico, el material entra en la zona plástica, donde la deformación es irreversible y la tensión continúa aumentando hasta la rotura.
📊 El área bajo la curva de tensión deformación ingenieril representa la energía absorbida por el material hasta el punto de rotura, llamada tenacidad.
🏗️ Los materiales dúctiles pueden deformarse significativamente antes de romperse, mientras que los materiales frágiles rompen rápidamente después del límite elástico.

Q & A

¿Qué es un ensayo de tracción y qué se busca conocer con él?
-Un ensayo de tracción es un experimento que se realiza para determinar la resistencia de un material a ser estirado y su capacidad para soportar cargas. A través de este ensayo, se busca conocer información sobre las propiedades mecánicas del material, como su capacidad de resistencia a la deformación y su comportamiento ante la aplicación de fuerzas.
¿Cómo se realiza un ensayo de tracción?
-En un ensayo de tracción, se utiliza una muestra estándar llamada probeta, que se sujeta en una máquina de tracción. La máquina aplica un desplazamiento controlado a la probeta, mientras se registra la fuerza aplicada y se grafica en función del desplazamiento. La gráfica resultante muestra la relación entre fuerza y desplazamiento, permitiendo analizar el comportamiento del material bajo tensión.
¿Qué se puede observar en la evolución de la probeta durante el ensayo de tracción?
-Durante el ensayo de tracción, se puede observar que la probeta comienza con una longitud calibrada y una sección constante. A medida que se aplica tensión, la longitud aumenta y la deformación se distribuye homogéneamente a lo largo de toda la probeta. Posteriormente, la sección de la probeta disminuye uniformemente hasta alcanzar un punto máximo, donde se produce una reducción acelerada de la sección en una zona localizada, culminando en la rotura de la probeta.
¿Qué se entiende por módulo de Young o módulo elástico en el contexto de un ensayo de tracción?
-El módulo de Young, también conocido como módulo elástico, es la constante de proporcionalidad entre la tensión y la deformación unitaria en la zona elástica de la curva de tracción. Es una medida de la rigidez del material, indicando su resistencia a la deformación cuando se aplica una fuerza. Los materiales con un módulo elástico alto son más rígidos en comparación con los que tienen un módulo elástico bajo.
¿Cómo se diferencian los materiales isótopos de los anisótopos en términos de sus propiedades mecánicas?
-Los materiales isótopos tienen sus propiedades mecánicas iguales en todas las direcciones, mientras que los materiales anisótopos, como la madera o las fibras de carbono, presentan diferencias en sus propiedades mecánicas dependiendo de la dirección en la que se evalúa. Esto significa que pueden mostrar un comportamiento diferente bajo cargas aplicadas en direcciones distintas.
¿Qué es el límite elástico y cómo se determina?
-El límite elástico es la máxima tensión que un material puede soportar sin sufrir deformación permanente. Se recupera su forma original una vez que se retira la carga. Para su determinación, se utiliza el valor de la tensión en el punto donde se pierde la relación lineal entre tensión y deformación, es decir, el punto donde termina la zona elástica de la gráfica de tensión-desplazamiento.
¿Qué ocurre en la zona plástica de la curva de tracción?
-En la zona plástica, las deformaciones son irreversibles y el material no recupera su forma original una vez retirada la carga. En esta zona, la tensión aumenta hasta alcanzar la tensión última de rotura, que es el punto en el que el material se rompe. La deformación plástica es mayor en materiales dúctiles y menor en materiales frágiles, que rompen temprano en el proceso de tracción.
¿Qué es la tenacidad del material y cómo se calcula?
-La tenacidad del material es la energía absorbida para romper el material, es decir, la energía necesaria para causar una fractura. Se calcula como el área bajo la curva de tracción en la región donde se produce la rotura del material, desde la tensión inicial hasta la tensión máxima de rotura.
¿Cuáles son los parámetros importantes que se obtienen de un ensayo de tracción?
-Los parámetros importantes que se obtienen de un ensayo de tracción incluyen el módulo elástico, el límite elástico, la tensión última de rotura y el alargamiento en la rotura. Estos parámetros son fundamentales para entender las propiedades mecánicas de un material y su capacidad para soportar cargas y deformaciones.
¿Cómo se aplican los resultados de un ensayo de tracción en el diseño y dimensionamiento de estructuras mecánicas?
-En el diseño y dimensionamiento de estructuras mecánicas, se trabaja generalmente en el régimen elástico, es decir, por debajo del límite elástico de los materiales. Esto garantiza que, en caso de que las cargas apliquen tensiones, estas sean inferiores al límite elástico y, por lo tanto, la estructura pueda recuperar su forma original una vez que se retiren las cargas. Los resultados de los ensayos de tracción ayudan a determinar estos límites y garantizar la seguridad y la durabilidad de las estructuras.
¿Por qué se utilizan diferentes comportamientos de los materiales en procesos de fabricación?
-Los diferentes comportamientos de los materiales en procesos de fabricación, como la laminación o la ebullición, se utilizan para aprovechar las características plásticas de los materiales. Al ingresar en el régimen plástico, el material puede ser moldeado o formado en una nueva configuración sin romperse, lo que es útil para crear piezas y estructuras con formas específicas y complejas.
¿Qué es la zona de influencia y cómo afecta la curva de tracción en algunos materiales como los aceros?
-La zona de influencia, también conocida como zona de diferencia, es una tercia zona que aparece en la curva de tracción de algunos materiales, como los aceros, entre la zona elástica y la zona plástica. En esta zona, se produce una deformación apreciable del material sin un aumento proporcional de la tensión aplicada. Esta área de la curva refleja la liberación de dislocaciones y la formación de bandas de desglose en el material, lo que puede ser útil para entender su comportamiento en condiciones de carga real.

Outlines

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🔍 Ensayo de Tracción: Comprensión y Análisis

El primer párrafo aborda el ensayo de tracción, una técnica utilizada para evaluar la resistencia de un material a las cargas mecánicas. Se describe cómo se realiza el ensayo, que implica estirar una muestra estándar en una máquina de tracción y registrar la fuerza aplicada en función del desplazamiento. La gráfica resultante muestra una relación entre la fuerza y el alargamiento, destacando una zona elástica y otra plástica. Además, se menciona la importancia de la geometría de la muestra y cómo se calcula el módulo de Young, que indica la rigidez del material. El módulo elástico es crucial para comprender la resistencia al cambio de forma bajo carga y varía según el material, desde polímeros hasta materiales cerámicos.

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📈 Características del Ensayo de Tracción y Aplicaciones

El segundo párrafo profundiza en los resultados del ensayo de tracción y su importancia en la ingeniería. Se discuten conceptos como el límite elástico, la tensión última de rotura y el alargamiento en la rotura, que son parámetros clave para las propiedades mecánicas de un material. Se explica que los materiales dúctiles pueden deformarse significativamente antes de romperse, mientras que los materiales frágiles no soportan deformaciones plásticas y se rompen rápidamente. Además, se menciona el uso de estas propiedades en aplicaciones específicas, como el diseño de elementos estructurales en edificaciones, donde es esencial trabajar en régimen elástico para asegurar la recuperación de forma después de la carga. Finalmente, se destaca la variabilidad en las curvas de tracción para diferentes materiales, como los aceros, y se sugiere que otros conceptos se explorarán en futuras presentaciones.

Mindmap

Keywords

💡Ensayo de tracción

El ensayo de tracción es un método experimental que se utiliza para determinar las propiedades mecánicas de un material, específicamente su capacidad para resistir la separación cuando se le aplica una fuerza. En el video, este ensayo es fundamental para entender la resistencia de un material a las cargas y cómo se comporta bajo tensión, mostrando la relación entre la fuerza aplicada y el alargamiento del material.

💡Probeta

Una probeta es una muestra estándar de material que se utiliza en ensayos de tracción para medir sus propiedades mecánicas. En el video, se describe cómo estas probetas tienen una geometría normalizada con cabezas más anchas que la zona central, lo que permite sujetarlas en la máquina de tracción y medir su comportamiento bajo diferentes fuerzas.

💡Tensión

La tensión es la fuerza aplicada por unidad de área en un material y es clave en el ensayo de tracción para medir la resistencia del material a la deformación. En el video, se calcula a partir de la fuerza entre la sección inicial de la probeta y se relaciona con el alargamiento para obtener la gráfica de tensión deformación.

💡Módulo de Young

El módulo de Young, también conocido como módulo elástico, es una medida de la rigidez de un material y se define como la relación entre la tensión y la deformación en la zona elástica. En el video, se destaca como un parámetro importante para entender la resistencia a la deformación del material cuando se aplica una fuerza.

💡Límite elástico

El límite elástico es la máxima tensión que un material puede soportar sin sufrir deformación permanente. En el video, se menciona como un punto crítico en la gráfica de tensión deformación, donde el material comienza a experimentar cambios plásticos irreversibles después de alcanzarlo.

💡Región elástica

La región elástica en la gráfica de tensión deformación corresponde a la zona donde el material retoma su forma original después de la retirada de la carga. En el video, se destaca que en esta región, la tensión es proporcional a la deformación, siguiendo la ley de Hooke.

💡Región plástica

La región plástica se refiere a la parte de la gráfica de tensión deformación donde el material experimenta deformaciones irreversibles. En el video, se describe cómo, una vez que el material alcanza su límite elástico, la deformación adicional es plástica y el material no regresa a su estado original después de la carga.

💡Tensión última de rotura

La tensión última de rotura es el punto máximo de tensión que un material puede soportar antes de romperse. En el video, se identifica como el punto en la gráfica de tensión deformación donde la probeta finalmente se rompe después de haber alcanzado su capacidad máxima de deformación plástica.

💡Tenacidad

La tenacidad, también conocida como energía de formación, es la energía absorbida por un material hasta el punto de rotura. En el video, se calcula como el área bajo la curva de tensión deformación y es un indicador de la capacidad de un material para absorber energía antes de fallar.

💡Resiliente

El resiliente es la energía elástica que un material puede recuperar después de ser sometido a una deformación y luego liberado. En el video, se relaciona con el área bajo la curva en la región elástica, que indica la cantidad de energía que el material puede almacenar elásticamente y luego liberar sin sufrir daño.

💡Regímenes elástico y plástico

Los regímenes elástico y plástico describen cómo un material responde a las cargas aplicadas. En el video, se explica que para aplicaciones estructurales, se busca trabajar en el régimen elástico para evitar deformaciones permanentes, mientras que en procesos de fabricación donde se busca una forma final específica, se utiliza el régimen plástico.

Highlights

El ensayo de tracción es un método para determinar la resistencia de un material a las cargas mecánicas.

Las probetas utilizadas en ensayos de tracción tienen una geometría normalizada para comparar resultados.

La máquina de tracción aplica un desplazamiento controlado y registra la fuerza de deformación.

La gráfica fuerza-alargamiento muestra dos zonas: el crecimiento lineal y la caída de fuerza hasta la rotura.

El ensayo de tracción permite observar la evolución de la deformación en la probeta durante el proceso.

La sección de la probeta disminuye homogéneamente hasta llegar al punto de rotura.

La rotura debe ocurrir en la zona central de la probeta para que el ensayo sea válido.

Se obtiene la gráfica de tensión deformación ingenieril eliminando el factor geométrico de la probeta.

La zona elástica muestra una relación lineal entre tensión y deformación, siguiendo la ley de Hooke.

El módulo de Young es la constante de proporcionalidad en la zona elástica y es una medida de rigidez del material.

Los polímeros generalmente tienen un módulo elástico inferior en comparación con materiales metálicos y cerámicos.

Algunos materiales no son isótrofos, lo que significa que sus propiedades mecánicas varían según la dirección.

El límite elástico es la máxima tensión que soporta el material sin deformación permanente.

La región plástica comienza después del límite elástico, donde la deformación es irreversible.

La tensión última de rotura es el punto máximo en la curva y representa la resistencia máxima del material a la rotura.

Los materiales dúctiles pueden deformarse significativamente antes de romperse, mientras que los frágiles no.

El área bajo la curva de tracción representa la energía absorbida por el material hasta su rotura, llamada tenacidad.

El módulo elástico, el límite elástico, la tensión de rotura y el alargamiento en la rotura son parámetros clave en ingeniería.

Para aplicaciones mecánicas o estructurales, se trabaja generalmente en régimen elástico para evitar deformaciones permanentes.

En procesos de fabricación donde se busca una forma final específica, se emplea el régimen plástico sin superar el límite de rotura.

Los aceros pueden mostrar una zona de influencia en su curva de tracción, donde la deformación aumenta sin un aumento proporcional de tensión.